2020高考化学专题突破训练辑专题突破训练4化学平衡图像的分类突破

1、专题突破训练El化学平衡图像的分类突破（建议用时：35分钟）1 . （2019合肥模拟）在恒温密闭容器中发生反应：CaCO3（s）=CaO（s） + CO2（g） 3>0,反应达到平衡后，ti时缩小容器体积，x随时间（t）变化的关系如 图所示。x不可能是（）A . v逆（逆反应速率）B. p（容器内气体密度）C. m（容器内CaO质量）D. Qc（浓度商）C t1时缩小容器体积，压强增大，v逆瞬时增大，增大压强，平衡逆向移 动，故v逆逐渐减小，A项不符合题意；容器内只有CO2 一种气体，缩小容器体 积，气体密度瞬时增大，随着平衡逆向移动，CO2的质量逐渐减小，容器内气体 密度也逐渐减小，

2、B项不符合题意；缩小容器体积，容器内 CaO的质量瞬时不 变，随着平衡逆向移动，CaO的质量逐渐减小，C项符合题意；浓度商Qc = c（CO2）, 缩小容器体积，CO2的浓度瞬时增大，随着平衡逆向移动，CO2的浓度逐渐减小， 则浓度商Qc也先瞬时增大，后逐渐减小，D项不符合题意。2. （2019湖北名校联考）工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成固态半导 体材料氮化钱（GaN）的同时有氢气生成。反应中，每生成 3 mol H2放出30.8 kJ 的热量。在恒温包容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是（）A.I图像中如果纵轴为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加B. II图像中纵

3、轴可以为钱的转化率C.田图像中纵轴可以为化学反应速率D. IV图像中纵轴可以为体系内混合气体的平均相对分子质量A 升温或加压均能加快化学反应速率，即升温或加压正反应速率均加快,A项正确；增大压强，平衡逆向移动，Ga的转化率降低，B项错误；钱是固体, 增大钱的质量，对化学反应速率无影响，C项错误；温度相同时，加压，平衡逆向移动，混合气体的平均相对分子质量增大， 压强相同时，升温，平衡逆向移动, 混合气体的平均相对分子质量增大，D项错误。3. 丁烯(C4H8)是制备线性低密度聚乙烯 (LLDPE)的原料之一，可由丁烷(C4H10)催化脱氢制备，C4Hi0(g)KC4H8(g)+H2(g) AH =

4、 + 123 kJ mol 1。该工艺过程中生成的副产物有炭(C)、C2H6、C2H4、C4H6等。进料比：:j 和温度对丁烯产率的影响如图1、图2所示。已知原料气中氢气的作用是活化固 体催化剂。潮蛔*加反度产£图1卜列分析正确的是()A.原料气中氢气的作用是活化固体催化剂,图2改变氢气的量不会影响丁烯的B. 丁烷催化脱氢是吸热反应，丁烯的产率随温度升高而不断增大C.随温度升高丁烯裂解生成的副产物增多，会影响丁烯的产率nD. 一定温度下，控制进料比n不越小，越有利于提高丁烯的产率C 由题图1可知，改变氢气的量会影响丁烯的产率，A项错误；根据题图 2可知，当温度在590 c左右时，冉升

5、高温度，副反应增多，导致丁烯产率降低， B项错误；随温度升高，丁烯裂解为乙烯等副产物，会导致丁烯的产率降低，Cn氢气项正确；根据题图1可知，随着进料比二的增大，丁烯的产率先增大后减 n 丁烷小，故一定温度下，不是进料比n J 越小，越有利于提高丁烯的产率，D项 n 丁烷4.煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C（s）+2H2（g）=CH4（g）。在V L的密闭容器中投入 a mol碳（足量），同时通入2a molH2,控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变 化关系如图所小。下列说法正确的是（）谏的平衡转化率府一 I 200 K inoK -1 (K

6、OK1ffr-Q in 压各/MP*A.上述正反应为吸热反应B.在 4 MPa、1 200 K 时，图中 X 点 v（H2）正v（H2）逆V2C.在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为 了D.工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K,主要是因为 前者碳的转化率高A A项，由图观察，温度越高，碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，X点是未平衡时，反应正向进行，正反应速率大 于逆反应速率，错误；C项，此时碳转化率为50%C(s)+2H2(g).CH4(g)起始量/mol a2 a0转化量/mol 0.5aa0.5a平衡量/mol 0

7、.5aa0.5a0.5aK = ¥ = 号，错误；D项，该选择的原因是两者转化率相差不大，但压 a 2 aV强增大对设备要求高，能量需求大，错误。5.（2019试题调研）将一定量硫化氢气体加入密闭容器中，发生反应2H2s（g）-=S2（g）+ 2H2（g）。该反应的平衡常数的负对数（lg K）随温度（T）的变化曲线如图所示，下列说法错误的是（）-lg KW631兴工50甫|、2 2叱卜二二外1!1-0 25 昶 3s 40 45 Tn'.A. c点对应的平衡常数K= 1.0X 10 3.638 mol L 1B.该反应的AH>0C. a、C点反应速率：Va>VcD

8、 . 30 c时，b点对应状态的v正丑逆D A 项，c点一lg K = 3.638,则平衡常数 K= 1.0X 10 - 3.638 mol L,正确B项，一lg K越大，则平衡常数K越小，由题图可知，随温度的升高，平衡 常数增大，则平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，故该反应的 >0,正确。C项，a点温度高于c点，va>vc,正确。c S2 c2 H2D项，b点c2 H2s 的值大于平衡常数的值，反应向逆反应方向进行，则 b点对应的v正丫逆，错误。6. （2019名校联考）某绝热包容容器中充入2 mol L 1NO2,发生反应2NO2（g）=N2O4（g） AH = 56.9

9、 kJ mol 1,下列分析不正确的是（）c/(inol * L'1) p/(tnul , L' * s'')579 X/fiA . 5 s时NO2的转化率为75%B. 03 s内v（NO2）增大是因为体系温度升高C. 3 s时化学反应处于平衡状态D. 9 s时再充入N2O4,平衡后K较第一次平衡时大C 分析图像可知，05 s 内 Ac(NO2) = 2 mol L-1 0.5 mol L-1 = 1.51.5 mol L - 1mol L-1,结合转化率的概念计算出 NO2的转化率为2 mo| .-1 X100% = 75%,A项正确；该反应的正反应是放热反应

10、，在绝热包容容器中，随着反应进行不断放出热量，体系温度升高，反应速率增大，故 03 s内v（NO2）增大是因为体系 温度升高，B项正确；3 s时二氧化氮反应速率最大，37 s时v（NO2）随时间减 小，7 s后v（NO2）不变，反应才处于平衡状态，C项错误；9 s时反应处于平衡状 态，再充入N2O4,平衡逆向进行，体系温度降低，平衡向放热方向进行，平衡 常数增大，D项正确。7. （2019河南名校联考）血红蛋白（Hb）和肌红蛋白（Mb）分别存在于血液和肌 肉中，都能与氧气结合，与氧气的结合度 W吸附O2的Hb或Mb的量占总Hb 或Mb的量的比值）和氧气分压P（O2）密切相关。回答下列问题：（1

11、）人体中的血红蛋白（Hb）能吸附。2、H+ ,相关反应的热化学方程式及平衡 常数如下:I .Hb(aq) + H (aq)-HbH (aq) AHi KiH .HbH (aq)+ O2(g)=HbO2(aq) + H (aq) AH2 K2m.Hb(aq) +O2(g)HbO 2(aq)23 K3AH3=州 AHi、AH2表小)，K3 =(用 Ki、K2表小)。(2)Hb与氧气的结合能力受到H+的影响，相关反应如下：HbO2(aq)+H (aq)=HbH (aq)+O2(g)。37 C, pH 分别为 7.2、7.4、7.6时氧气分压p(O2)与达到平衡时Hb与氧气的结合度a的关系如图1所示，

12、pH(3)Mb 与氧气结合的反应如下： Mb(aq) + 02(g);1 MbO 2(aq) 41,37 C时，氧气分压P(02)与达平衡时Mb与氧气的结合度a的关系如图2所示。已知Mb与氧气结合反应的平衡常数的表达式 公湍1”，计算37 C 时 K =kPa1。人正常呼吸时，体温约为37 C,氧气分压约为20.00 kPa,计算此时Mb 与氧气的最大结合度为(结果彳留3位有效数字)。经测定，体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则该反应的AH(K “>”或 “<”)0。已知37 c时，上述反应的正反应速率 v(正)=ki Mb p(02),逆反应速率 v(逆)=k2 MbO 2,若

13、ki=i20 skPa1，贝U k2=。37 c时，图 2中 C 点时，v(正)/v(逆)=解析(i)由盖斯定律可知，反应I +反应H=反应田，所以AH3=AHi +AH2, K3=Ki K2。(2)其他条件一定，pH = 7.6时与pH =7.4相比，氢离子浓度减小，该反应的平衡逆向移动，增大了血红蛋白与氧气的结合度，因此 A曲线 符合。(3)当p(O2) = 2.00 kPa时，此时Mb与氧气的结合度为 80.0%,即MbO 2= 4Mb,故K = 2.004kpa = 2.00 kPa-。根据平衡常数表达式K= 层；O2 ,代入数据得2.00 =,解得1- a X 20.00a= 97.

14、6%。体温升高时，Mb与氧气的结合度降低，即升高温度平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，<00 37 C 反应达到平衡时，v(正)=v(逆)，即 ki Mb p(O2)= k2 MbO 2, ki=k2 K, v 正k1 Mb p O21代入相关数据，解得 k2 = 60 s- 1o C 点时日=kk2MMbOO =；X2.00= 1.00o答案出1+AH2 Ki K2(2)A(3) 2.00 97.6% < 60 s1 1.008. (2019平顶山一模)处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。(1)CO用于处理大气污染物N2O所发生的反应为N2O(g) +CO(g) CO2(

15、g) + N2(g) AH。几种物质的相对能量如下：物质N2O(g)CO(g)CO2(g)N2(g)相对能量/(kJ mol 1)475.52830393.5AH=kJ mol 1o改变下列“量”，一定会引起AH发生变化的是(K代号)。A .温度B.反应物浓度C.催化剂D.系数有人提出上述反应可以用“ Fe+”作催化剂。其总反应分两步进行：第一步：Fe+N2O=FeO+N2；第二步： 9化学方程式)。第二步反应不影响总反应达到平衡所用时间，由此推知，第二步反应速率第一步反应速率(填“大于”或“等于”)。(2)在实验室，采用I2O5测定空气中CO的含量。在密闭容器中充入足量的 I2O5 粉末和一

16、定量的 CO,发生反应：I2O5(s)+5CO(g)=5CO2(g)+I2(s)。测得CO的转化率如图1所示相对曲线a,曲线b仅改变一个条件，改变的条件可能是在此温度下，该可逆反应的平衡常数 K =(用含x的代数式表示)。13(3)工业上，利用CO和H2合成CH3OH。在1 L包容密闭容器中充入1 mol CO(g)和 n mol H2,在 250 C发生反应：CO(g) + 2H2(g)CH 30H(g),测得 混合气体中CH30H的体积分数与H2的物质的量的关系如图2所示。在a、b、 c、d点中，CO的平衡转化率最大的点是。(4)有人提出，利用2CO(g)=2C(s) + O2(g)消除C

17、O对环境的污染，你的评 价是(填“可行”或“不可行”)。解析(1)AH =生成物所具有的总能量-反应物所具有的总能量= (393.5+ 0-475.5- 283) kJ mol-1=-365 kJ mol；反应热只与具体反应的系数有关。与温度、压强、催化剂、转化率、反应物浓度等无关。根据催化剂定 义，第二步反应中，中间产物(FeO+)氧化CO生成CO2本身被还原成Fe+,第二步反应对总反应速率没有影响，说明第一步是慢反应，控制总反应速率。(2)曲线b和曲线a的平衡状态相同，曲线b反应速率较大，对于气体分 子数相同的反应，加压可以增大浓度，正、逆反应速率同倍数增大；加入催化剂, 正、逆反应速率同

18、倍数增大，平衡不移动;x51-x 5°设CO的起始浓度为c(对于等气体分子数反应，体积始终不变)，平衡时,ddCO25CO=(1x)c mol L 1, CO2 = xc molL，1, K=co5(3)图2中，b点代表平衡点，增大H2、CO的投料比，CO的平衡转化率增 大。(4)该反应是始增、嫡减反应，任何温度下不能自发进行，故不可行答案 365 D FeO+CO=Fe+ + CO2 大于 (2)加入催x5一,化剂(或增大压强)5 (3)d (4)不可行1 x9. (2019长郡中学模拟)一定压强下，向密闭容器中充入一定量的CH2=CHCH3 和 C12 发生 反应：CH2=CHC

19、H3(g) 十n CH2=CHCH3n Cl2Cl2(g)CH2=CHCH 2Cl(g) + HCl(g)AH2= 102 kJ mol 1。设起始的平衡时Cl2的体积分数(小)与温度(T)、w的关系如图甲所示。w = 1时，正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图乙所示(1)图甲中,W2(2)图乙中，表示正反应平衡常数的曲线为 (填“A”或"B”)，理由为(3)Ti K下，平衡时 4。2)=<解析(1)从题图甲可以看出，温度相同，W2时(KCl2)较小，在反应中，增,n CH2=CHCH3一 一一、， 一大77不，*Cl2)减小，故 W2>1 0 (2)反应的正

20、反应为放热反应，升n ci 2高温度平衡逆向移动，则正反应平衡常数减小，故 B曲线表示正反应平衡常数 的曲线。(3)Ti K时正反应平衡常数与逆反应平衡常数相等，且n CdlCHCH3 =1,则平衡时反应中各物质浓度均相同， Cl2的转化率为50%。答案(1)> (2)B反应的正反应为放热反应，温度升高，正反应平衡常 数减小 (3)50%教师用书独具1. （2019试题调研）合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨 工业先驱哈伯（F.Haber）获得诺贝尔奖100周年。合成氨反应中有关化学键的键 能数据如下表：化学键H -HN = NN -HE/(kJ mol 1)43694

21、6391回答下列问题：（1）已知合成氨反应 N2（g）+3H2（g）=2NH3（g） AH1的活化能Ea= 508 kJ mol 1,则氨分解反应 2NH3（g）KN2（g）+3H2（g）AH2 的活化能 Ea =0（2）其他条件相同时，分别选用 A、B、C三种催化剂进行合成氨实验，所得 结果如图1所示：则生产中适宜选择的催化剂是 （M “A” “B”或“C”），理由是（3）向包容密闭的反应容器中充入 1 mol N2、3 mol H2,在不同温度、不同压强下合成氨反应分别达平衡时，混合气体中NH3的物质的量分数如图2所示:NR,的平衡物场的凶分散慨图2曲线A、B、C对应的温度由低到高的顺序是

22、 （用代表曲线的字母 表示）。图中X、Y、Z三点的平衡常数大小关系：K（X）（填“>” “<” 或“="，下同）K（Y）K（Z）oY点对应的H2的转化率是;若仅将起始投料加倍，其他条件不 变，反应达到新平衡时，则 H2的转化率将会 (K “升高” “降低”或 “不变”)。解析(1)N2(g)+ 3H2(g)=2NH3(g) 四1 =反应物总键能生成物总 键能=(946+436X3)kJ mol 1 (6X 391)kJ moL1= 92 kJ moL1；正反应的活 化能 Ea=508 kJ moL1,则逆反应的活化能 Ea= (508+92)kJ moL1 = 600 k

23、J mol -1,即 2NH3(g)=N2(g) + 3H2(g) AH2 的活化能 Ea= 600 kJ mo1。(2)由图 1可知，A和B的催化效率分别在Ti、T2温度下最高，Ti<T2, A在较低温度下 具备较高的催化活性，一方面可节约能源，另一方面，合成氨是放热反应，低温 对氨的合成有利，所以，生产中适宜选择的催化剂是A。(3)因为合成氨的反应是放热反应，相同压强下，投料相同时，升高温度平衡逆向移动，氨气的含量 减小，所以曲线A、B、C对应的温度由低到高的顺序是 A<B<C o因为K只受 温度影响，温度不变，化学反应的平衡常数不变，图 2中X、Y点在同一条曲线 上，所

24、以两点对应的平衡常数相等，Z点对应温度较高，因为正反应是放热反应， 升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，所以 X、Y、Z三点的平衡常数大小关 系为K(X) = K(Y)> K(Z) o设反应达到Y点对应平衡状态时，N2转化了 x mol, 根据反应：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)起始(mol)130转化(mol)x3x2x平衡(mol) 1-x3- 3x2xY点时氨气的物质的量分数为 60%,所以2x/(1 x + 3 3x + 2x)X 100% = 60%,解得x = 0.75, Y点对应的H2的转化率为3><:75 molx 100% = 75%。若 3 molH2的转化仅将起始投料加倍，压强增大平衡正向移动，则反应达到新平衡时, 率将升高答案(1)600 kJ mol1 (2)A催化剂A在较低温度下具备较高的催化活 性，一方面可节约能源，另一方面低温有利于氨的合成A<B<C = &